Камень массой 200 г был брошен вертикально вверх, после чего достиг максимальной высоты, равной 5 м. Определите, чему будет равна полная механическая энергия камня непосредственно перед падением его обратно на землю. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ускорение свободного падения равно 10 м/с2. Ответ укажите в СИ и округлите до целого числа

При решении этой задачи мы исходим из закона сохранения механической энергии, что означает, что полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной энергии) сохраняется, если не учитывать сопротивление воздуха.

Полная механическая энергия E в любой точке траектории камня определяется как сумма кинетической энергии (Ek) и потенциальной энергии (Ep):

E = Ek + Ep

В максимальной высоте подъема, когда камень на мгновение останавливается, вся его энергия является потенциальной. Потенциальная энергия на высоте h рассчитывается по формуле:

Ep = m * g * h

где: m - масса камня (200 г = 0.2 кг), g - ускорение свободного падения (10 м/с^2), h - высота (5 м).

Подставим значения:

Ep = 0.2 кг * 10 м/с^2 * 5 м = 10 Дж.

Так как отсутствует сопротивление воздуха, полная механическая энергия, которой обладал камень на максимальной высоте, будет равна его полной механической энергии непосредственно перед падением на землю. Непосредственно перед падением на землю вся энергия камня снова будет кинетической (так как потенциальная энергия равна нулю на уровне земли), но общее её значение останется тем же, что и на максимальной высоте.

Таким образом, непосредственно перед падением полная механическая энергия камня будет равна 10 Дж. Поскольку задача требует округления до целого числа, ответ составляет:

E ≈ 10 Дж.